KR20230162686A - 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스, 플럭스 코팅 땜납 프리폼, 및 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법 - Google Patents

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마나부 무라오카
미유키 히라오카
노부히토 기무라
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센주긴조쿠고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 양호하고, 또한 리플로우 솔더링 시에 전자 부품의 위치 어긋남이 발생하지 않는, 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스, 플럭스 코팅 땜납 프리폼, 및 당해 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 사용한 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스로서, 상기 플럭스의 연화점이 80~120℃인, 상기 플럭스.

Description

플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스, 플럭스 코팅 땜납 프리폼, 및 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법
본 발명은, 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스, 플럭스 코팅 땜납 프리폼, 및 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법에 관한 것이다.
프린트 기판으로의 전자 부품의 실장과 같은, 전자 기기에 있어서의 전자 부품의 고정과 전기적 접속은, 비용면 및 신뢰성의 면에서 가장 유리한 납땜에 의해 일반적으로 행해지고 있다.
이 종류의 납땜에 일반적으로 채용되고 있는 방법은, 용융 땜납에 프린트 기판 및 전자 부품을 접촉시켜 납땜을 행하는 플로우 솔더링법, 및 땜납 프리폼, 땜납 페이스트, 또는 땜납 볼의 형태의 땜납을 리플로우 노(爐)에서 재용융하여 납땜을 행하는 리플로우 솔더링법이다.
이 납땜에서는, 프린트 기판 및 전자 부품에 땜납이 부착되기 쉬워지도록 하는 보조제인 플럭스가 사용된다. 플럭스는, 금속 표면 청정 작용, 재산화 방지 작용, 계면 장력 저하 작용 등의 많은 유용한 작용을 하고 있다.
리플로우 솔더링법에 사용하는 상기 서술이 땜납 프리폼은, 고체 형상의 땜납을 미리 성형한 것이며, 다양한 형상의 땜납 프리폼이 있다.
또한, 땜납 프리폼의 1종에 플럭스 코팅 땜납 프리폼이 있고, 이것은, 땜납 프리폼의 표면에 플럭스를 도포 후에 건조시켜 플럭스 코팅층을 미리 마련한 땜납 프리폼이다. 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 사용함으로써, 납땜 시의 플럭스의 도포 공정을 생략할 수 있는, 땜납 페이스트나 플럭스의 공급이 곤란한 오목부 등의 개소에, 땜납 및 플럭스를 확실하게 공급할 수 있다고 하는 메리트가 있다. 결과적으로, 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 사용함으로써, 납땜을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 리본(테이프, 얇고 가늘고 긴 띠)의 형상으로 성형한 경우, 일반적으로, 당해 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 릴에 감아 보관한다. 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 땜납 프리폼의 상면 및 하면의 양면에 플럭스 코팅층을 가지는 경우가 있고, 이와 같은 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 릴에 감은 경우, 인접하는 플럭스 코팅 땜납 프리폼의 사이에서 플럭스 코팅층끼리가 접촉하게 된다. 보관 시의 플럭스 코팅층 표면의 점착력이 지나치게 강하면, 릴에 감아 보관하였을 때에 인접하는 플럭스 코팅층끼리 달라붙어 버려, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 저하되어 버린다.
또한, 리플로우 솔더링법을 행한 경우에 플럭스 코팅 땜납 프리폼은 고온하에 놓인다. 이와 같은 고온하에서의 플럭스 코팅층의 점착력이 작으면, 리플로우 솔더링 시의 프린트 기판에 대한 전자 부품의 가고정의 정도가 부족하여, 결과적으로, 전자 부품의 위치 어긋남이 일어나버린다.
종래의 플럭스 코팅 땜납 프리폼으로서, 특허 문헌 1에는, 제 1 성분과 퇴적 후에 유연성을 초래하는데 유효한 양의 제 2 성분을 포함하는 플럭스로 프리코팅된 부품이 나타나 있다.
일본공표특허 특표2010-515576호 공보
특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은, 종래의 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 상기 서술한, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성, 및 리플로우 솔더링 시의 전자 부품의 위치 어긋남을 고려한 것은 아니다.
이상과 같이, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 양호하고, 또한 리플로우 솔더링 시에 전자 부품의 위치 어긋남이 발생하지 않는, 플럭스 코팅 땜납 프리폼이 요망되고 있다.
본 발명은, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 양호하고, 또한 리플로우 솔더링 시에 전자 부품의 위치 어긋남이 발생하지 않는, 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스, 플럭스 코팅 땜납 프리폼, 및 당해 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 사용한 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 특정의 연화점을 가지는 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스, 또는 특정의 연화점을 가지는 플럭스 코팅층을 가지는 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 이용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 지견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다. 본 발명의 구체적 양태는 이하와 같다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「X~Y」를 이용하여 수치 범위를 나타낼 때에는, 그 범위는 양단의 수치인 X 및 Y를 포함하는 것으로 한다.
[1] 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스로서,
상기 플럭스의 연화점이 80~120℃인, 상기 플럭스.
[2] 상기 플럭스가 수첨(水添) 산변성 로진 및 수첨 로진을 포함하는 로진계 수지를 포함하고,
상기 플럭스에 있어서의, 상기 수첨 로진의 함유량(질량%)에 대한 상기 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)의 비율(수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)/수첨 로진의 함유량(질량%))이, 0.2~35인, [1]에 기재된 플럭스.
[3] 플럭스 코팅 땜납 프리폼으로서,
땜납 프리폼, 및 상기 땜납 프리폼의 표면에 존재하는 플럭스 코팅층을 포함하고,
상기 플럭스 코팅층의 연화점이 80~120℃인, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
[4] 상기 플럭스 코팅층의, 130℃의 조건으로 측정한 택력이 0.98N(100gf) 이상이며, 80℃의 조건으로 측정한 택력이 0.98N(100gf) 이하인, [3]에 기재된 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
[5] 플럭스 코팅 땜납 프리폼으로서,
땜납 프리폼, 및 상기 땜납 프리폼의 표면에 존재하는 플럭스 코팅층을 포함하고,
상기 플럭스 코팅층의, 130℃의 조건으로 측정한 택력이 0.98N(100gf) 이상이며, 80℃의 조건으로 측정한 택력이 0.98N(100gf) 이하인, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
[6] 상기 플럭스 코팅층이, 수첨 산변성 로진 및 수첨 로진을 포함하는 로진계 수지를 포함하고,
상기 플럭스 코팅층에 있어서의, 상기 수첨 로진의 함유량(질량%)에 대한 상기 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)의 비율(수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)/수첨 로진의 함유량(질량%))이, 0.2~35인, [3]~[5] 중 어느 것에 기재된 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
[7] 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼 전체에 대한 상기 플럭스 코팅층의 함유량이 0.1~12질량%인, [3]~[6] 중 어느 것에 기재된 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
[8] 상기 플럭스 코팅층이 유기산을 더 포함하고,
상기 플럭스 코팅층에 있어서의, 상기 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 상기 유기산의 함유량(질량%)의 비율(유기산의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))이, 0 초과 0.15 이하인, [3]~[7] 중 어느 것에 기재된 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
[9] 상기 플럭스 코팅층이 아민을 더 포함하고,
상기 플럭스 코팅층에 있어서의, 상기 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 상기 아민의 함유량(질량%)의 비율(아민의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))이, 0 초과 0.1 이하인, [3]~[8] 중 어느 것에 기재된 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
[10] 상기 플럭스 코팅층이 아민 할로겐화 수소산염을 더 포함하고,
상기 플럭스 코팅층에 있어서의, 상기 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 상기 아민 할로겐화 수소산염의 함유량(질량%)의 비율(아민 할로겐화 수소산염의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))이, 0 초과 0.2 이하인, [3]~[9] 중 어느 것에 기재된 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
[11] 상기 플럭스 코팅층이 유기 브롬 화합물을 더 포함하고,
상기 플럭스 코팅층에 있어서의, 상기 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 상기 유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)의 비율(유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))이, 0 초과 0.12이하인, [3]~[10] 중 어느 것에 기재된 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
[12] 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법으로서,
상기 전자 기판 상에 [3]~[11] 중 어느 것에 기재된 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 배치하고, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼 상에 상기 전자 부품을 배치하여, 상기 전자 기판, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼, 및 상기 전자 부품을 포함하는 적층체를 형성하는 공정, 및
상기 적층체에 대하여 가열을 행하여 상기 플럭스 코팅층 및 상기 땜납 프리폼을 용융시키고, 그 후에 상기 적층체를 냉각하여 상기 땜납 프리폼을 고화시켜, 상기 전자 기판과 상기 전자 부품을 접합하는 공정을 포함하는, 상기 방법.
[13] 상기 플럭스가, 수첨 산변성 로진 및 수첨 로진으로 이루어지는 로진계 수지를 포함하고,
상기 플럭스에 있어서의, 상기 수첨 로진의 함유량(질량%)에 대한 상기 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)의 비율(수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)/수첨 로진의 함유량(질량%))이, 0.2~35이며,
상기 플럭스 전체를 기준으로 한, 상기 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)이 8질량% 이상 50질량% 이하이며, 상기 수첨 로진의 함유량(질량%)이 1질량% 이상 40질량% 이하이고,
상기 플럭스가 상기 로진계 수지 이외의 그 밖의 수지를 포함하지 않는, [1] 또는 [2]에 기재된 플럭스.
[14] 상기 플럭스 코팅층의, 130℃의 조건으로 측정한 택력이 0.98N(100gf) 이상이며, 80℃의 조건으로 측정한 택력이 0.98N(100gf) 이하이고,
상기 플럭스 코팅층이, 수첨 산변성 로진 및 수첨 로진으로 이루어지는 로진계 수지를 포함하며,
상기 플럭스 코팅층에 있어서의, 상기 수첨 로진의 함유량(질량%)에 대한 상기 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)의 비율(수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)/수첨 로진의 함유량(질량%))이, 0.2~35이고,
상기 플럭스 코팅층 전체를 기준으로 한, 상기 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)이 15질량% 이상 85.8질량% 이하이며, 상기 수첨 로진의 함유량(질량%)이 2질량% 이상 85질량% 이하이고,
상기 플럭스 코팅층이 상기 로진계 수지 이외의 그 밖의 수지를 포함하지 않는, [3]~[11] 중 어느 것에 기재된 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
[15] 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법으로서,
상기 전자 기판 상에 [14]에 기재된 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 배치하고, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼 상에 상기 전자 부품을 배치하여, 상기 전자 기판, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼, 및 상기 전자 부품을 포함하는 적층체를 형성하는 공정, 및
상기 적층체에 대하여 가열을 행하여 상기 플럭스 코팅층 및 상기 땜납 프리폼을 용융시키고, 그 후에 상기 적층체를 냉각하여 상기 땜납 프리폼을 고화시켜, 상기 전자 기판과 상기 전자 부품을 접합하는 공정을 포함하는, 상기 방법.
[16] 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 위한 플럭스의 사용으로서, 상기 플럭스가, [1], [2], 또는 [13]에 기재된 플럭스인, 상기 사용.
본 발명의 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스, 플럭스 코팅 땜납 프리폼, 및 당해 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 사용한 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법은, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 양호하고, 또한 리플로우 솔더링 시에 전자 부품의 위치 어긋남이 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명의 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 사용하여, 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 순서를 나타내는 모식도이다.
도 3은 실시예에 있어서의 위치 어긋남의 평가의 시료를 구성하는 QFN을, 하면측(프린트 기판측)에서 본 경우의 모식도이다.
도 4는 실시예에 있어서의 위치 어긋남의 평가의 시료를 구성하는 프린트 기판을, 상면측(전자 부품측)에서 본 경우의 모식도이다.
도 5는 실시예에 있어서의 위치 어긋남의 평가에 사용한 시료를 나타내는 단면도이다.
도 6은 실시예에 있어서의 리플로우 솔더링 시의 온도 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 7은 리플로우 솔더링 후의 시료의 납땜 상태를 나타내는 X선 사진의 일례이다.
이하, 본 발명의 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스, 플럭스 코팅 땜납 프리폼, 및 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
[플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스]
본 발명의 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스는, 후술하는 플럭스 코팅 땜납 프리폼에 있어서의 플럭스 코팅층을 형성하기 위해 사용할 수 있다.
플럭스의 연화점은, 80~120℃이다. 플럭스의 연화점이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스 코팅 땜납 프리폼에 있어서의 플럭스 코팅층의 점착성이 적당한 범위가 되어, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 향상되고, 또한 리플로우 솔더링 시의 전자 부품의 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 플럭스의 연화점은, 80℃, 82℃, 84℃, 87℃, 90℃, 92℃, 94℃, 97℃, 100℃, 103℃, 106℃, 109℃, 112℃, 113℃, 114℃, 115℃, 116℃, 118℃, 또는 120℃여도 되고, 이들의 수치 중 어느 2개의 사이의 범위 내여도 된다. 플럭스의 연화점은, 후술하는 [실시예]에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다. 플럭스의 연화점을 측정할 때의 시료는, 플럭스 코팅 땜납 프리폼의 플럭스 코팅층의 부분을 채취하여 얻어진 시료를 이용해도 되고, 또한, 플럭스 코팅층의 원료가 되는 플럭스를 별도의 기재 상에 도포하여 작성한 도막(필름)을 이용해도 된다.
플럭스는, 수첨 산변성 로진 및 수첨 로진을 포함하는 것이 바람직하다.
플럭스에 있어서의, 수첨 로진의 함유량(질량%)에 대한 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)의 비율(수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)/수첨 로진의 함유량(질량%))은, 특별히 한정되지 않지만, 0.2~35가 바람직하고, 1.5~2.3이 보다 바람직하다. 당해 비율이 하한값 미만이면, 플럭스의 연화점이 저하되고, 플럭스 코팅층의 점착성이 지나치게 커져, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 저하된다. 당해 비율이 상한값을 초과하면, 플럭스의 연화점이 증가하고, 플럭스 코팅층의 점착성이 지나치게 작아져, 리플로우 솔더링 시에 전자 부품의 위치 어긋남이 발생해 버린다. 당해 비율은, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 또는 35여도 되고, 이들의 수치 중 어느 2개의 사이의 범위 내여도 된다.
플럭스 전체를 기준으로 한 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 그 하한이, 8질량% 이상, 10질량% 이상, 15질량% 이상, 또는 20질량% 이상이어도 되고, 또한, 그 상한이, 50질량% 이하, 45질량% 이하, 또는 40질량% 이하여도 된다. 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)은, 상기 어느 하한 및 상한을 조합한 수치 범위 내여도 된다.
플럭스 전체를 기준으로 한 수첨 로진의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 그 하한이, 1질량% 이상, 3질량% 이상, 5질량% 이상, 또는 10질량% 이상이어도 되고, 또한, 그 상한이, 40질량% 이하, 35질량% 이하, 30질량% 이하, 또는 25질량% 이하여도 된다. 수첨 로진의 함유량(질량%)은, 상기 어느 하한 및 상한을 조합한 수치 범위 내여도 된다.
수첨 산변성 로진의 함유량(질량%) 및 수첨 로진의 함유량(질량%)이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스의 연화점을 적당한 범위로 조정할 수 있다.
수첨 로진은, 특별히 한정되지 않지만, 검 로진, 우드 로진, 톨유 로진 등의 원료 로진을 수소화(수첨)한 로진을 사용할 수 있다.
수첨 산변성 로진은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 서술의 원료 로진을 아크릴산, 말레산, 푸마르산 등의 α, β 불포화 카르본산에 의해 변성되고, 또한 수소화(수첨)한 로진을 사용할 수 있다.
플럭스 전체를 기준으로 한, 수첨 산변성 로진 및 수첨 로진 이외의 로진계 수지의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 0질량%(수첨 산변성 로진 및 수첨 로진 이외의 로진계 수지를 포함하지 않음)로 할 수도 있다. 이 경우, 플럭스에 포함되는 로진계 수지는, 수첨 산변성 로진 및 수첨 로진으로 구성되는 것이 된다. 여기서, 수첨 산변성 로진 및 수첨 로진 이외의 로진계 수지를 「포함하지 않는」이란, 플럭스의 성분으로서 당해 로진계 수지를 의도적으로 첨가하지 않는 것을 의미하고, 다른 성분의 불순물로서의 당해 로진계 수지는 포함될 수 있다. 이하, 다른 성분에 관해서도 「포함하지 않는」의 용어는, 마찬가지로, 의도적으로 첨가하지 않는 것을 의미하고, 불순물로서는 포함될 수 있는 것으로서 사용한다.
수첨 산변성 로진 및 수첨 로진 이외의 로진계 수지는, 특별히 한정되지 않지만, 검 로진, 우드 로진, 톨유 로진 등의 원료 로진, 당해 원료 로진으로부터 얻어지는 유도체(수첨 로진을 포함하지 않음), 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 당해 유도체는, 예를 들면, 정제 로진, 불균화 로진, 또는 중합 로진; 당해 중합 로진의 정제물, 또는 불균화물; 당해 α, β 불포화 카르본산 변성물의 정제물, 또는 불균화물을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 이 중에서도, 아크릴산 변성 로진, 불균화 로진, 중합 로진, 또는 이들의 조합이 바람직하다.
플럭스는, 유기산을 포함하고 있어도 되지만, 포함하지 않아도 된다. 유기산은 플럭스의 연화점을 저하시키는 작용이 있어, 플럭스의 유기산의 함유량을 조정함으로써, 플럭스의 연화점을 조정할 수 있다.
플럭스에 있어서의, 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 유기산의 함유량(질량%)의 비율(유기산의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은, 특별히 한정되지 않지만, 0 이상 0.15 이하, 또는 0 초과 0.15 이하로 할 수 있다. 상기 비율이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스의 연화점을 적당한 범위로 조정할 수 있다.
플럭스 전체를 기준으로 한 유기산의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 0질량% 이상 0.7질량% 이하로 할 수 있다. 유기산의 함유량(질량%)이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스의 연화점을 적당한 범위로 조정할 수 있다.
유기산은, 특별히 한정되지 않지만, 아디프산, 아젤라산, 에이코산이산, 구연산, 글리콜산, 글루타르산, 숙신산, 살리실산, 디글리콜산, 디피콜린산, 디부틸아닐린디글리콜산, 수베르산, 세바스산, 티오글리콜산, 테레프탈산, 도데칸이산, 파라히드록시페닐아세트산, 팔미트산, 피콜린산, 페닐숙신산, 프탈산, 푸마르산, 말레산, 말론산, 라우르산, 벤조산, 주석산, 이소시아누르산 트리스(2-카르복시에틸), 글리신, 1,3-시클로헥산디카르본산, 2,2-비스(히드록시메틸)프로피온산, 2,2-비스(히드록시메틸)부탄산, 2,3-디히드록시벤조산, 2,4-디에틸글루타르산, 2-퀴놀린카르본산, 3-히드록시벤조산, 말산, p-아니스산, 스테아르산, 12-히드록시스테아르산, 올레산, 리놀산, 리놀레산, 다이머산, 수첨 다이머산, 트리머산, 수첨 트리머산, 클로렌드산, 클로렌드산 무수물, 메틸펜타클로로옥타데카노에이트, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다. 일반적으로, 유기산의 탄소쇄가 지나치게 길어지면, 알코올 용제에 대한 용해성이 저하되어 버리고, 한편, 유기산의 탄소쇄가 지나치게 짧아지면, 플럭스의 연화점이 내려가 버린다. 이와 같은 알코올 용제에 대한 용해성 및 플럭스의 연화점의 관점에서, 상기 서술의 유기산의 예 중에서도, 적당한 길이의 탄소쇄를 가지는 유기산으로서, 수베르산, 세바스산, 또는 이들의 조합이 바람직하다.
플럭스는, 아민을 포함하고 있어도 되지만, 포함하지 않아도 된다. 아민은 플럭스의 연화점을 저하시키는 작용이 있어, 플럭스의 아민의 함유량을 조정함으로써, 플럭스의 연화점을 조정할 수 있다.
플럭스에 있어서의, 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 아민의 함유량(질량%)의 비율(아민의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은, 특별히 한정되지 않지만, 0 이상 0.15 이하가 바람직하고, 0 이상 0.015 이하가 보다 바람직하며, 0 초과 0.015 이하가 더 바람직하고, 0.01~0.015가 가장 바람직하다. 상기 비율이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스의 연화점을 적당한 범위로 조정할 수 있다.
플럭스 전체를 기준으로 한 아민의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 0질량% 이상 4질량% 이하가 바람직하고, 0질량% 초과 1.5질량% 이하가 보다 바람직하며, 0.2~1.2질량%가 가장 바람직하다. 아민의 함유량(질량%)이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스의 연화점을 적당한 범위로 조정할 수 있다.
아민은, 특별히 한정되지 않지만, 지방족 아민, 방향족 아민, 아미노알코올, 이미다졸, 벤조트리아졸, 아미노산, 구아니딘, 히드라지드, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다.
지방족 아민은, 디메틸아민, 에틸아민, 1-아미노프로판, 이소프로필아민, 트리메틸아민, 알릴아민, n-부틸아민, 디에틸아민, sec-부틸아민, tert-부틸아민, N,N-디메틸에틸아민, 이소부틸아민, 트리에틸아민, 시클로헥실아민, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다.
방향족 아민은, 아닐린, N-메틸아닐린, 디페닐아민, N-이소프로필아닐린, p-이소프로필아닐린, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다.
아미노알코올은, 2-아미노에탄올, 2-(에틸아미노)에탄올, 디에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 디이소프로판올아민, 트리에탄올아민, N-부틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, N,N-비스(2-히드록시에틸)-N-시클로헥실아민, N,N,N',N'-테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다.
이미다졸은, 2-메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸륨트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸륨트리멜리테이트, 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2'-운데실이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2'-에틸-4'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진이소시아누르산 부가물, 2-페닐이미다졸이소시아누르산 부가물, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 2,3-디히드로-1H-피롤로[1,2-a]벤즈이미다졸, 2-메틸이미다졸린, 2-페닐이미다졸린, 2,4-디아미노-6-비닐-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-비닐-s-트리아진이소시아누르산 부가물, 2,4-디아미노-6-메타크릴로일옥시에틸-s-트리아진, 에폭시-이미다졸 어덕트, 2-메틸벤조이미다졸, 2-옥틸벤조이미다졸, 2-펜틸벤조이미다졸, 2-(1-에틸펜틸)벤조이미다졸, 2-노닐벤조이미다졸, 2-(4-티아졸릴)벤조이미다졸, 벤조이미다졸, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다.
벤조트리아졸은, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert-아밀페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-tert-옥틸페닐)벤조트리아졸, 2,2'-메틸렌비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-tert-옥틸페놀], 6-(2-벤조트리아졸릴)-4-tert-옥틸-6'-tert-부틸-4'-메틸-2,2'-메틸렌비스페놀, 1,2,3-벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(2-에틸헥실)아미노메틸]벤조트리아졸, 카르복시벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(2-에틸헥실)아미노메틸]메틸벤조트리아졸, 2,2'-[[(메틸-1H-벤조트리아졸-1-일)메틸]이미노]비스에탄올, 1,2,3-벤조트리아졸나트륨염 수용액, 1-(1',2'-디카르복시에틸)벤조트리아졸, 1-(2,3-디카르복시프로필)벤조트리아졸, 1-[(2-에틸헥실아미노)메틸]벤조트리아졸, 2,6-비스[(1H-벤조트리아졸-1-일)메틸]-4-메틸페놀, 5-메틸벤조트리아졸, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다.
아미노산은, 알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파라긴산, 글루타민, 글루타민산, 글리신, 히스티딘, 이소로이신, 로이신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 세린, 트레오닌, 트립토판, 티로신, 발린, β-알라닌, γ-아미노부티르산, δ-아미노발레르산, ε-아미노헥산산, ε-카프로락탐, 7-아미노헵탄산, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다.
구아니딘은, 디시안디아미드, 1,3-디페닐구아니딘, 1,3-디-o-톨릴구아니딘, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다.
히드라지드는, 카르보디히드라지드, 말론산 디히드라지드, 숙신산 디히드라지드, 아디프산 디히드라지드, 1,3-비스(히드라지노카르보노에틸)-5-이소프로필히단토인, 세바스산 디히드라지드, 도데칸이산 디히드라지드, 7,11-옥타데카디엔-1,18-디카르보히드라지드, 이소프탈산 디히드라지드, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다.
이들 아민 중에서도, 알코올 용제에 대한 용해성, 땜납의 젖음성의 향상, 및 플럭스 코팅층 형성 후의 로진계 수지와의 상용성의 관점에서, 모노이소프로판올아민, 2-메틸이미다졸, 트리에틸아민, 또는 이들 중 2종 이상의 조합이 바람직하다.
플럭스는 아민 할로겐화 수소산염을 더 포함할 수 있다. 아민 할로겐화 수소산염은, 할로겐화 수소산염(HBr, HCl, HF 또는 HI의 염 등)을 사용할 수 있다.
플럭스에 있어서의, 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 아민 할로겐화 수소산염의 함유량(질량%)의 비율(아민 할로겐화 수소산염의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은, 특별히 한정되지 않지만, 0 이상 0.2 이하가 바람직하고, 0 초과 0.05 이하가 보다 바람직하며, 0.03~0.04가 가장 바람직하다. 상기 비율이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스에 충분한 활성을 부여할 수 있다.
플럭스가 아민 브롬화 수소산염 및 후술의 유기 브롬 화합물을 포함하고, 유기산 및 아민을 포함하지 않는 경우, 플럭스의 연화점을 적당한 범위로 조정하기 위해, 상기 서술의 비율(아민 브롬화 수소산염의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.001~0.01이 바람직하고, 상기 서술의 비율(유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.01~0.03이 바람직하다. 플럭스가 아민 브롬화 수소산염을 포함하고, 유기산, 아민, 및 후술의 유기 브롬 화합물을 포함하지 않는 경우, 플럭스의 연화점을 적당한 범위로 조정하기 위해, 상기 서술의 비율(아민 브롬화 수소산염의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.03~0.05가 바람직하다. 플럭스가 유기산 및 아민 브롬화 수소산염을 포함하고, 아민 및 후술의 유기 브롬 화합물을 포함하지 않는 경우, 플럭스의 연화점을 적당한 범위로 조정하기 위해, 상기 서술의 비율(유기산의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.001~0.15가 바람직하고, 상기 서술의 비율(아민 브롬화 수소산염의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.001~0.05가 바람직하다. 플럭스가 아민 및 아민 브롬화 수소산염을 포함하고, 유기산 및 후술의 유기 브롬 화합물을 포함하지 않는 경우, 플럭스의 연화점을 적당한 범위로 조정하기 위해, 상기 서술의 비율(아민의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.001~0.015이 바람직하고, 상기 서술의 비율(아민 브롬화 수소산염의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.001~0.05이 바람직하다.
플럭스 전체를 기준으로 한 아민 할로겐화 수소산염의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 0질량% 이상 9질량% 이하가 바람직하고, 0질량% 이상 4질량% 이하가 보다 바람직하며, 0질량% 초과 4질량% 이하가 더 바람직하고, 0.1~3.5질량%가 가장 바람직하다. 아민 할로겐화 수소산염의 함유량(질량%)이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스에 충분한 활성을 부여할 수 있다.
아민 할로겐화 수소산염은, 특별히 한정되지 않지만, 2-에틸헥실아민 브롬화 수소산염, 피리딘 브롬화 수소산염, 이소프로필아민 브롬화 수소산염, 시클로헥실아민 브롬화 수소산염, 모노에틸아민 브롬화 수소산염, 디에틸아민 브롬화 수소산염, 트리에틸아민 브롬화 수소산염, 1,3-디페닐구아니딘 브롬화 수소산염, 디메틸아민 브롬화 수소산염, 로진 아민 브롬화 수소산염, 2-피페콜린 브롬화 수소산염, 히드라진하이드레이트 브롬화 수소산염, 트리노닐아민 브롬화 수소산염, 디에틸아닐린 브롬화 수소산염, 2-디에틸아미노에탄올 브롬화 수소산염, 디아릴아민 브롬화 수소산염, 히드라진 일브롬화 수소산염, 히드라진 이브롬화 수소산염, 아닐린 브롬화 수소산염, 디메틸시클로헥실아민 브롬화 수소산염, 에틸렌디아민 이브롬화 수소산염, 2-페닐이미다졸 브롬화 수소산염, 4-벤질피리딘 브롬화 수소산염, 스테아릴아민 염산염, 디에틸아닐린 염산염, 디에탄올아민 염산염, 디메틸아민 염산염, 2-에틸헥실아민 염산염, 이소프로필아민 염산염, 시클로헥실아민 염산염, 1,3-디페닐구아니딘 염산염, 디메틸벤질아민 염산염, 디메틸시클로헥실아민 염산염, 2-디에틸아미노에탄올 염산염, 디아릴아민 염산염, 모노에틸아민 염산염, 디에틸아민 염산염, 트리에틸아민 염산염, 히드라진 일염산염, 히드라진 이염산염, 피리딘 염산염, 부틸아민 염산염, 헥실아민 염산염, n-옥틸아민 염산염, 도데실아민 염산염, L-글루타민산 염산염, N-메틸모르폴린 염산염, 베타인 염산염, 염화암모늄, 2-피페콜린 요오드화 수소산염, 시클로헥실아민 요오드화 수소산염, 1,3-디페닐구아니딘 불화 수소산염, 디에틸아민 불화 수소산염, 2-에틸헥실아민 불화 수소산염, 시클로헥실아민 불화 수소산염, 에틸아민 불화 수소산염, 로진 아민 불화 수소산염, 시클로헥실아민테트라플루오로 붕산염, 디시클로헥실아민테트라플루오로 붕산염, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다. 이 중에서도, 알코올 용제에 대한 용해성, 땜납의 젖음성의 향상의 관점에서, 아민 브롬화 수소산염, 특히, 1,3-디페닐구아니딘 브롬화 수소산염, 모노에틸아민 브롬화 수소산염, 디에틸아민 브롬화 수소산염, 시클로헥실아민 브롬화 수소산염, 또는 이들 중 2종 이상의 조합이 바람직하다.
플럭스는, 유기 브롬 화합물을 포함하고 있어도 되지만, 포함하지 않아도 된다.
플럭스에 있어서의, 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)의 비율(유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은, 특별히 한정되지 않지만, 0 이상 0.12 이하가 바람직하고, 0 초과 0.05 이하가 보다 바람직하며, 0.01~0.02가 가장 바람직하다. 상기 비율이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스에 충분한 활성을 부여할 수 있다.
플럭스 전체를 기준으로 한 유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 0질량% 이상 5질량% 이하가 바람직하고, 0질량% 초과 3질량% 이하가 보다 바람직하며, 0.5~2질량%가 바람직하다. 유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스에 충분한 활성을 부여할 수 있다.
유기 브롬 화합물은, 특별히 한정되지 않지만, 트랜스-2,3-디브로모-2-부텐-1,4-디올, 2,3-디브로모-1,4-부탄디올, 2,3-디브로모-1-프로판올, 1,1,2,2-테트라브로모에탄, 2,2,2-트리브로모에탄올, 펜타브로모에탄, 4브롬화 탄소, 2,2-비스(브로모메틸)-1,3-프로판디올, meso-2,3-디브로모숙신산, 브롬화 n-헥사데실트리메틸암모늄, 트리알릴이소시아누레이트 육브롬화물, 2,2-비스[3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모프로폭시)페닐]프로판, 비스[3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모프로폭시)페닐]술폰, 에틸렌비스펜타브로모벤젠, 브롬화 비스페놀 A형 에폭시 수지, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다. 이 중에서도, 알코올 용제에 대한 용해성, 땜납의 젖음성의 향상의 관점에서, 트랜스-2,3-디브로모-2-부텐-1,4-디올, 2,3-디브로모-1,4-부탄디올, 또는 이들의 조합이 바람직하다.
플럭스는, 용제를 포함할 수 있다.
플럭스 전체를 기준으로 한 용제의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 10~90질량%, 20~80질량%, 또는 30~70질량%로 할 수 있다. 용제의 함유량(질량%)이 상기 수치 범위 내이면, 용제에 대하여 그 밖의 성분을 완전히 용해시킬 수 있어, 균일한 플럭스의 코팅이 가능해진다.
용제는, 특별히 한정되지 않지만, 물, 알코올계 용제, 글리콜에테르계 용제, 테르피네올류 등을 들 수 있다. 알코올계 용제로서는 이소프로필알코올, 1,2-부탄디올, 이소보르닐시클로헥산올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2,5-디메틸-2,5-헥산디올, 2,5-디메틸-3-헥신-2,5-디올, 2,3-디메틸-2,3-부탄디올, 1,1,1-트리스(히드록시메틸)에탄, 2-에틸-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올, 2,2'-옥시비스(메틸렌)비스(2-에틸-1,3-프로판디올), 2,2-비스(히드록시메틸)-1,3-프로판디올, 1,2,6-트리히드록시헥산, 비스[2,2,2-트리스(히드록시메틸)에틸]에테르, 1-에티닐-1-시클로헥산올, 1,4-시클로헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 에리트리톨, 트레이톨, 구아야콜글리세롤에테르, 3,6-디메틸-4-옥틴-3,6-디올, 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올 등을 들 수 있다. 글리콜에테르계 용제로서는, 디에틸렌글리콜모노-2-에틸헥실에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 2-메틸펜탄-2,4-디올, 디에틸렌글리콜모노헥실에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르 등을 들 수 있다. 이들 용제 중 1종 또는 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다. 이 중에서도, 로진계 수지 및 활성제의 용해성, 독성의 낮음의 관점에서, 이소프로필알코올이 바람직하다.
플럭스는, 로진계 수지 이외의 그 밖의 수지를 포함하지 않아도 되지만, 포함할 수도 있다. 플럭스에 대하여 로진계 수지 이외의 그 밖의 수지가 의도적으로 첨가되어 있지 않지만, 불순물로서 포함될 수 있는 경우, 플럭스 전체를 기준으로 한, 당해 그 밖의 수지의 함유량은 0.1질량% 이하가 바람직하고, 0.01질량% 이하가 보다 바람직하다.
로진계 수지 이외의 그 밖의 수지는, 특별히 한정되지 않지만, 아크릴 수지, 테르펜 수지, 변성 테르펜 수지, 테르펜 페놀 수지, 변성 테르펜 페놀 수지, 스티렌 수지, 변성 스티렌 수지, 크실렌 수지, 변성 크실렌 수지, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다. 변성 테르펜 수지는, 방향족 변성 테르펜 수지, 수첨 테르펜 수지, 수첨 방향족 변성 테르펜 수지, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다. 변성 테르펜 페놀 수지는, 수첨 테르펜 페놀 수지를 사용할 수 있다. 변성 스티렌 수지는, 스티렌 아크릴 수지, 스티렌 말레산 수지, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다. 변성 크실렌 수지는, 페놀 변성 크실렌 수지, 알킬페놀 변성 크실렌 수지, 페놀 변성 레졸형 크실렌 수지, 폴리올 변성 크실렌 수지, 폴리옥시에틸렌 부가 크실렌 수지, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다.
플럭스는, 상기 서술의 유기산, 아민, 아민 할로겐화 수소산염, 및 유기 브롬 화합물 이외의 활성제를 포함하지 않아도 되지만, 더 포함해도 된다. 이와 같은 활성제는, 특별히 한정되지 않지만, 유기 할로겐 화합물을 사용할 수 있다.
유기 할로겐 화합물은, 상기 서술의 유기 브롬 화합물 이외의 유기 할로겐 화합물을 사용할 수 있다. 유기 브롬 화합물 이외의 유기 할로겐 화합물은, 특별히 한정되지 않지만, 클로렌드산, 클로렌드산 무수물, 메틸펜타클로로옥타데카노에이트, 2,3-디클로로-1-프로판올, 또는 이들 중 2종 이상의 조합을 사용할 수 있다.
플럭스는, 착색제, 계면활성제, 또는 이들 조합을 더 포함할 수 있다.
[플럭스 코팅 땜납 프리폼]
본 발명의 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 땜납 프리폼, 및 상기 땜납 프리폼의 표면에 존재하는 플럭스 코팅층을 포함하고, 상기 플럭스 코팅층이, 상기 서술의 플럭스로 형성된 것을 특징으로 한다. 본 발명의 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 플럭스 코팅층의 연화점이 80~120℃이거나, 또는 상기 플럭스 코팅층의, 130℃의 조건으로 측정한 택력이 0.98N(100gf) 이상이며, 80℃의 조건으로 측정한 택력이 0.98N (100gf) 이하이다.
도 1은, 본 발명의 플럭스 코팅 땜납 프리폼(10)의 하나의 실시 형태를 나타내는 사시도이다. 도 1에 나타낸 실시 형태에서는, 플럭스 코팅층(30)이, 땜납 프리폼(20)의 상면 및 하면(바닥면)에 형성되어 있다.
땜납 프리폼을 구성하는 금속은, 특별히 한정되지 않지만, Sn-Ag계, Sn-Cu계, Sn-Sb계, Sn-Ag-Cu계, Sn-Ag-Cu-Sb계, Sn-Ag-Cu-In계, Sn-Ag-Cu-Bi계, Sn-Ag-Cu-Bi-Sb계, Sn-Pb계, Sn-Bi계, Sn-In계 등을 들 수 있고, 이 중에서도 Sn-Ag-Cu계, Sn-Ag-Cu-Sb계가 바람직하다. 구체예로서는, Sn-3Ag-0.5Cu(Ag: 3질량%, Cu: 0.5질량%, Sn: 잔부)의 땜납 조성이 바람직하다.
땜납 프리폼의 형상은, 특별히 한정되지 않지만, 리본(테이프, 얇고 가늘게 긴 띠), 스퀘어(상면 및 하면이 사각형인, 두께가 작은 육면체, 두께의 예: 0.05~2.5㎜), 디스크(원반), 와셔(좌금), 칩(상면 및 하면이 사각형이며, 스퀘어보다 두께가 큰 육면체, 두께의 예: 0.3~1.6㎜), 와이어(철사, 가늘고 긴 실 형상의 금속) 등을 들 수 있고, 랜드 패턴에 맞추는 것이 바람직하다.
땜납 프리폼의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 50~500㎛가 바람직하고, 100~400㎛가 보다 바람직하며, 150~300㎛가 가장 바람직하다.
플럭스 코팅층의 연화점은, 80~120℃이다. 플럭스 코팅층의 연화점이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스 코팅층의 점착성이 적당한 범위가 되어, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 향상되고, 또한 리플로우 솔더링 시의 전자 부품의 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 플럭스 코팅층의 연화점은, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한, 플럭스의 연화점과 마찬가지의 수치 및 수치 범위를 사용할 수 있다. 플럭스 코팅층의 연화점의 측정 방법 및 측정용 시료는, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한, 플럭스의 연화점과 마찬가지의 것을 사용할 수 있다.
플럭스 코팅층의 130℃의 조건으로 측정한 택력은, 0.98N(100gf) 이상이 바람직하고, 1.03N(105gf) 이상이 보다 바람직하며, 1.08N(110gf) 이상이 가장 바람직하다. 플럭스 코팅층의 80℃의 조건으로 측정한 택력은, 0.98N(100gf) 이하가 바람직하고, 0.49N(50gf) 이하, 0.29N(30gf) 이하, 0.20N(20gf) 이하, 또는 0.098N(10gf) 이하의 순으로 보다 바람직하다. 플럭스 코팅층의 120℃의 조건으로 측정한 택력은, 특별히 한정되지 않지만, 0.98N(100gf) 이상이 바람직하고, 1.03N(105gf) 이상이 보다 바람직하며, 1.08N(110gf) 이상이 가장 바람직하다.
플럭스 코팅층의 130℃의 조건으로 측정한 택력 및 80℃의 조건으로 측정한 택력이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스 코팅층의 점착성이 적당한 범위가 되어, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 향상되고, 또한 리플로우 솔더링 시의 전자 부품의 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 플럭스 코팅층의 택력은, 후술하는 [실시예]에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
플럭스 코팅층은, 땜납 프리폼의 표면에 플럭스(액체상)를 도포한 후, 도포한 플럭스의 층을 건조시켜 용제 성분을 휘발시킴으로써 형성할 수 있다. 땜납 프리폼에 도포하기 전의 플럭스는, 로진계 수지, 활성제, 용제 등의 성분을 포함한다. 당해 플럭스를 건조하여 얻어지는 플럭스 코팅층은, 플럭스에 포함되는 성분 중, 건조에 의한 휘발에 의해 사라지는 성분(용제 등) 이외의 성분을 모두 포함하게 된다. 용제는, 비점(沸點)이 비교적 낮아 휘발하기 쉽기 때문에, 기본적으로는 당해 플럭스 코팅층에 잔류하지 않지만, 건조 조건에 따라서는 용제의 일부가 당해 플럭스 코팅층에 잔류할 수 있으므로, 상기 조성 외에 잔류 용제를 포함하고 있어도 된다.
플럭스 코팅층은, 특별히 한정되지 않지만, 땜납 프리폼의 상면, 하면(바닥면), 측면, 또는 이들 2종 이상의 면에 형성할 수 있어, 상면 및 하면의 양방에 형성하는 것이 바람직하다.
플럭스 코팅층의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 상면 및 하면의 양방에 형성한 경우, 상면 및 하면의 합계의 두께는, 10~50㎛가 바람직하고, 20~30㎛, 또는 35~45㎛가 보다 바람직하다. 상면만, 하면만, 또는 상면 및 하면의 양방에 형성한 경우, 상면 또는 하면의 두께는, 5~25㎛가 바람직하고, 10~15㎛, 또는 17.5~22.5㎛가 보다 바람직하다.
플럭스 코팅 땜납 프리폼 전체에 대한 플럭스 코팅층의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 0.1~12질량%가 바람직하고, 1~5질량%가 보다 바람직하며, 1~3질량%가 가장 바람직하다.
플럭스 코팅층은, 수첨 산변성 로진 및 수첨 로진을 포함하는 것이 바람직하다.
플럭스 코팅층에 있어서의, 수첨 로진의 함유량(질량%)에 대한 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)의 비율(수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)/수첨 로진의 함유량(질량%))은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한, 플럭스에 있어서의 비율과 마찬가지의 수치 및 수치 범위를 사용할 수 있다. 당해 비율이 하한값 미만이면, 플럭스 코팅층의 연화점이 저하되고, 플럭스 코팅층의 점착성이 지나치게 커져, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 저하된다. 당해 비율이 상한값을 초과하면, 플럭스 코팅층의 연화점이 증가하고, 플럭스 코팅층의 점착성이 지나치게 작아져, 리플로우 솔더링 시에 전자 부품의 위치 어긋남이 발생해버린다.
플럭스 코팅층 전체를 기준으로 한 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 그 하한이, 15질량% 이상, 45질량% 이상, 50질량% 이상, 또는 55질량% 이상이어도 되고, 또한, 그 상한이, 85.8질량% 이하, 80질량% 이하, 75질량% 이하, 또는 70질량% 이하여도 된다. 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)은, 상기 어느 하한 및 상한을 조합한 수치 범위 내여도 된다.
플럭스 코팅층 전체를 기준으로 한 수첨 로진의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 그 하한이, 2질량% 이상, 20질량% 이상, 25질량% 이상, 또는 30질량% 이상이어도 되고, 또한, 그 상한이, 85질량% 이하, 50질량% 이하, 45질량% 이하, 또는 40질량% 이하여도 된다. 수첨 로진의 함유량(질량%)은, 상기 어느 하한 및 상한을 조합한 수치 범위 내여도 된다.
수첨 산변성 로진의 함유량(질량%) 및 수첨 로진의 함유량(질량%)이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스 코팅층의 연화점을 적당한 범위로 조정할 수 있다.
수첨 로진 및 수첨 산변성 로진은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한 화합물을 사용할 수 있다.
플럭스 코팅층 전체를 기준으로 한, 수첨 산변성 로진 및 수첨 로진 이외의 로진계 수지의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한, 플럭스에 있어서의 함유량과 마찬가지로, 0질량%(수첨 산변성 로진 및 수첨 로진 이외의 로진계 수지를 포함하지 않음)로 할 수도 있다. 이 경우, 플럭스 코팅층에 포함되는 로진계 수지는, 수첨 산변성 로진 및 수첨 로진으로 구성되는 것이 된다.
수첨 산변성 로진 및 수첨 로진 이외의 로진계 수지는, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한 화합물을 사용할 수 있다.
플럭스 코팅층은, 유기산을 포함하고 있어도 되지만, 포함하지 않아도 된다. 유기산은 플럭스 코팅층의 연화점을 저하시키는 작용이 있어, 플럭스 코팅층 유기산의 함유량을 조정함으로써, 플럭스 코팅층의 연화점을 조정할 수 있다.
플럭스 코팅층에 있어서의, 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 유기산의 함유량(질량%)의 비율(유기산의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한, 플럭스에 있어서의 비율과 마찬가지의 수치 및 수치 범위를 사용할 수 있다.
플럭스 코팅층 전체를 기준으로 한 유기산의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 0질량% 이상 0.7질량% 이하가 바람직하다. 유기산의 함유량(질량%)이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스 코팅층의 연화점을 적당한 범위로 조정할 수 있다.
유기산은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한 화합물을 사용할 수 있다. 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한 마찬가지의 이유에 의해, 알코올 용제에 대한 용해성 및 플럭스 코팅층의 연화점의 관점에서, 상기 서술의 유기산의 예의 중에서도, 적당한 길이의 탄소쇄를 가지는 유기산으로서, 수베르산, 세바스산, 또는 이들의 조합이 바람직하다.
플럭스 코팅층은, 아민을 포함하고 있어도 되지만, 포함하지 않아도 된다. 아민은 플럭스 코팅층의 연화점을 저하시키는 작용이 있어, 플럭스 코팅층의 아민의 함유량을 조정함으로써, 플럭스 코팅층의 연화점을 조정할 수 있다.
플럭스 코팅층에 있어서의, 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 아민의 함유량(질량%)의 비율(아민의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한 비율과 마찬가지의 수치 및 수치 범위를 사용할 수 있다. 상기 비율이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스 코팅층의 연화점을 적당한 범위로 조정할 수 있다.
플럭스 코팅층 전체를 기준으로 한 아민의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 0질량% 이상 10질량% 이하가 바람직하고, 0질량% 이상 1.5질량% 이하가 보다 바람직하며, 0질량% 초과 또한 1.5질량% 이하가 더 바람직하고, 0.8~1.2질량%가 가장 바람직하다. 아민의 함유량(질량%)이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스 코팅층의 연화점을 적당한 범위로 조정할 수 있다.
아민은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한 화합물을 사용할 수 있다. 이들 아민 중에서도, 알코올 용제에 대한 용해성, 땜납의 젖음성의 향상, 및 플럭스 코팅층에 있어서의 로진계 수지와의 상용성의 관점에서, 모노이소프로판올아민, 2-메틸이미다졸, 트리에틸아민, 또는 이들 중 2종 이상의 조합이 바람직하다.
플럭스 코팅층은 아민 할로겐화 수소산염을 더 포함할 수 있다.
플럭스 코팅층에 있어서의, 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 아민 할로겐화 수소산염의 함유량(질량%)의 비율(아민 할로겐화 수소산염의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한, 플럭스에 있어서의 비율과 마찬가지의 수치 및 수치 범위를 사용할 수 있다. 상기 비율이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스 코팅층에 충분한 활성을 부여할 수 있다.
플럭스 코팅층이 아민 브롬화 수소산염 및 후술의 유기 브롬 화합물을 포함하고, 유기산 및 아민을 포함하지 않는 경우, 플럭스 코팅층의 연화점을 적당한 범위로 조정하기 위해, 상기 서술의 비율(아민 브롬화 수소산염의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.001~0.01이 바람직하고, 상기 서술의 비율(유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.01~0.03이 바람직하다. 플럭스 코팅층이 아민 브롬화 수소산염을 포함하고, 유기산, 아민, 및 후술의 유기 브롬 화합물을 포함하지 않는 경우, 플럭스 코팅층의 연화점을 적당한 범위로 조정하기 위해, 상기 서술의 비율(아민 브롬화 수소산염의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.03~0.05가 바람직하다. 플럭스 코팅층이 유기산 및 아민 브롬화 수소산염을 포함하고, 아민 및 후술의 유기 브롬 화합물을 포함하지 않는 경우, 플럭스 코팅층의 연화점을 적당한 범위로 조정하기 위해, 상기 서술의 비율(유기산의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.001~0.15가 바람직하고, 상기 서술의 비율(아민 브롬화 수소산염의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.001~0.05가 바람직하다. 플럭스 코팅층이 아민 및 아민 브롬화 수소산염을 포함하고, 유기산 및 후술의 유기 브롬 화합물을 포함하지 않는 경우, 플럭스 코팅층의 연화점을 적당한 범위로 조정하기 위해, 상기 서술의 비율(아민의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.001~0.015가 바람직하고, 상기 서술의 비율(아민 브롬화 수소산염의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은 0.001~0.05가 바람직하다.
플럭스 코팅층 전체를 기준으로 한 아민 할로겐화 수소산염의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 0질량% 이상 4질량% 이하가 바람직하고, 0질량% 초과 4질량% 이하가 보다 바람직하며, 0.4~3.5질량%가 바람직하다. 아민 할로겐화 수소산염의 함유량(질량%)이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스 코팅층에 충분한 활성을 부여할 수 있다.
아민 할로겐화 수소산염은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한 화합물을 사용할 수 있다. 이 중에서도, 알코올 용제에 대한 용해성, 땜납의 젖음성의 향상의 관점에서, 아민 브롬화 수소산염, 특히, 1,3-디페닐구아니딘 브롬화 수소산염, 모노에틸아민 브롬화 수소산염, 디에틸아민 브롬화 수소산염, 시클로헥실아민 브롬화 수소산염, 또는 이들 중 2종 이상의 조합이 바람직하다.
플럭스 코팅층은, 유기 브롬 화합물을 포함하고 있어도 되지만, 포함하지 않아도 된다.
플럭스 코팅층에 있어서의, 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)의 비율(유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한, 플럭스에 있어서의 비율과 마찬가지의 수치 및 수치 범위를 사용할 수 있다. 상기 비율이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스 코팅층에 충분한 활성을 부여할 수 있다.
플럭스 코팅층 전체를 기준으로 한 유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)은, 특별히 한정되지 않지만, 0질량% 이상 10질량% 이하가 바람직하고, 0질량% 초과 4질량% 이하가 보다 바람직하며, 1~2질량%가 가장 바람직하다. 유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)이 상기 수치 범위 내이면, 플럭스 코팅층에 충분한 활성을 부여할 수 있다.
유기 브롬 화합물은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한 화합물을 사용할 수 있다. 이 중에서도, 알코올 용제에 대한 용해성, 땜납의 젖음성의 향상의 관점으로부터, 트랜스-2,3-디브로모-2-부텐-1,4-디올, 2,3-디브로모-1,4-부탄디올, 또는 이들의 조합이 바람직하다.
플럭스 코팅층은, 로진계 수지 이외의 그 밖의 수지를 포함하지 않아도 되지만, 포함할 수도 있다. 플럭스 코팅층에 대하여 로진계 수지 이외의 그 밖의 수지가 의도적으로 첨가되어 있지 않지만, 불순물로서 포함될 수 있는 경우, 플럭스 코팅층 전체를 기준으로 한, 당해 그 밖의 수지의 함유량은 0.1질량% 이하가 바람직하고, 0.01질량% 이하가 보다 바람직하다.
로진계 수지 이외의 그 밖의 수지는, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한 화합물을 사용할 수 있다.
플럭스 코팅층은, 상기 서술의 유기산, 아민, 아민 할로겐화 수소산염, 및 유기 브롬 화합물 이외의 활성제를 포함하지 않아도 되지만, 더 포함해도 된다. 이와 같은 활성제는, 특별히 한정되지 않지만, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스의 항목에서 서술한 화합물을 사용할 수 있다.
플럭스 코팅층은, 착색제, 계면 활성제, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
[전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법]
본 발명의 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법은, 상기 전자 기판 상에 상기 서술의 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 배치하고, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼 상에 상기 전자 부품을 배치하여, 상기 전자 기판, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼, 및 상기 전자 부품을 포함하는 적층체를 형성하는 공정, 및 상기 적층체에 대하여 가열을 행하여 상기 플럭스 코팅층 및 상기 땜납 프리폼을 용융시키고, 그 후에 상기 적층체를 냉각하여 상기 땜납 프리폼을 고화시켜, 상기 전자 기판과 상기 전자 부품을 접합하는 공정을 포함한다.
(전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법의 실시 형태)
도 2는, 본 발명의 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법의 실시 형태의 하나이며, 통신 기지국용의 기판을 제조하는 순서를 나타낸 것이다. 우선, 프린트 기판(40)과 히트 싱크(50)와의 적층체를 준비한다. 당해 적층체에는 오목부가 마련되어 있으며, 당해 오목부에, 도 1에 나타낸 플럭스 코팅 땜납 프리폼(10)(상면 및 하면에 플럭스 코팅층을 가짐)을 배치한다. 얻어진 적층체(프린트 기판(40), 히트 싱크(50), 및 플럭스 코팅 땜납 프리폼(10)을 포함함)의 플럭스 코팅 땜납 프리폼(10) 상에 전자 부품(신호 증폭 디바이스)(60)을 배치한다. 얻어진 적층체(프린트 기판(40), 히트 싱크(50), 플럭스 코팅 땜납 프리폼(10), 및 전자 부품(60)을 포함함)에 대하여 가열을 행하여, 플럭스 코팅 땜납 프리폼(10)의 플럭스 코팅층 및 땜납 프리폼을 용융시키고, 그 후에 당해 적층체를 냉각하여 땜납 프리폼을 고화시켜, 전자 부품(신호 증폭 디바이스)(60)과 당해 적층체를 접합한다.
본 발명의 실장 방법을 적용하는 전자 기판은, 특별히 한정되지 않지만, 내열성의 그레이드가 FR4의 고내열성의 유리 섬유 강화 에폭시계 프린트 기판이나 폴리이미드계의 기판, 세라믹 기판, 등을 들 수 있다. 전자 기판의 랜드에는 금속 도금이 실시되고 있어도 되고, 금속 도금에 사용하는 금속으로서는, 금, 은, 니켈, 주석 등을 들 수 있다.
본 발명의 실장 방법을 적용하는 전자 부품은, 특별히 한정되지 않지만, 신호 증폭 디바이스 또는 PCB(프린트 배선판)를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 기판, 플럭스 코팅 땜납 프리폼, 및 전자 부품을 포함하는 적층체를 가열하여 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 용융시킬 때의 온도는, 땜납 프리폼의 조성에 따라 상이하지만, 통상은, 땜납 합금의 융점 + 20~50℃가 바람직하고, 땜납 합금의 융점 + 20~30℃가 보다 바람직하다. 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 용융시킬 때의 가열 시간은, 20~60초가 바람직하고, 30~60초가 보다 바람직하며, 30~45초가 가장 바람직하다.
본 발명의 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법에 있어서는, 리플로우 솔더링을 행하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 대하여 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예에 기재된 내용에 한정되는 것은 아니다.
실시예
(실시예 1~22, 비교예 1~4)
이하의 표 2 및 4에 나타내는 조성에서 실시예 1~22 및 비교예 1~4의 플럭스를 조제했다.
표 2 및 4에 나타내는 각 성분의 수치는, 플럭스 전체를 기준으로 한 각 성분의 함유량(질량%)을 나타내고, 성분 A(질량%)/성분 B(질량%)의 기재는, 플럭스에 있어서의, 성분 B의 함유량(질량%)에 대한 성분 A의 함유량(질량%)의 비율(비율)을 나타낸다.
여기서, 플럭스를 땜납 프리폼의 표면에 도포하여 100℃ 정도로 건조시켜 플럭스 코팅층을 형성한 경우, 플럭스에 포함되고, 비점이 비교적 낮은 용제만이 휘발하여, 다른 성분은 플럭스 코팅층에 잔류한다고 생각된다. 이 점을 고려하여, 표 2 및 4의 각 성분의 수치를 이용하여, 플럭스 코팅층 전체(용제 이외의 성분의 합계)를 기준으로 한 각 성분의 함유량(질량%)을 산출하면, 표 3 및 5의 「플럭스 코팅층」의 각 성분의 수치가 된다.
또한, 전술한 바와 같이, 용제가 휘발하는 이외의 점에서는 플럭스와 플럭스 코팅층과의 사이에서 성분의 변화는 없다고 간주할 수 있으므로, 표 2 및 4에 나타낸 「플럭스」에 관한 성분 A(질량%)/성분 B(질량%)의 비율은, 플럭스 코팅층에 관한 성분 A(질량%)/성분 B(질량%)의 비율로 간주할 수 있다.
상기한 바와 같이 하여 조제한 실시예 1~22 및 비교예 1~4 각각의 플럭스 100ml를, 100ml 메스 실린더에 넣었다. 또한, 일레실린더(등록상표) EC-S6S-150-2-B(주식회사 IAI제)의 구동부에 판을 고정하고, 당해 판의 선단에, 땜납 프리폼(센주금속공업주식회사제, ECO SOLDER RIBBON S M705, 조성: SAC305(SnAg3Cu0.5), 형상: 리본, 폭 25㎜×길이 200㎜×두께 0.25㎜)의 일단을 테이프에 의해 고정했다. 플럭스가 들어간 메스 실린더의 상방에 있어서 일레실린더(등록상표)를 구동시켜, 땜납 프리폼의 일부(길이 150㎜)를 플럭스에 침지시켜, 1초간 정치했다. 그 후, 일레실린더(등록상표)를 구동시켜 땜납 프리폼을 플럭스로부터 끌어올려, 당해 땜납 프리폼을 항온조 내에서 100℃의 조건으로 2분간 건조시켜 용제를 휘발시켜, 플럭스 코팅층을 형성했다. 건조 후의 땜납 프리폼 중 플럭스 코팅층이 형성된 부분에 대해, 양 단부 각각으로부터 20㎜의 부분을 잘라내, 길이 110㎜의 중앙 부분을 얻어, 당해 중앙 부분을 플럭스 코팅 땜납 프리폼의 시료라고 했다.
여기서, 플럭스 코팅 땜납 프리폼 전체에 대한 플럭스 코팅층의 함유량(질량%)(Mx)은, 상기와 마찬가지로 하여 얻어진 플럭스 코팅 땜납 프리폼의 시료를 사용하여 산출할 수 있다. 구체적으로는, 플럭스 코팅 땜납 프리폼의 시료의 질량(Ma)을 측정하고, 그 후, 당해 시료를 이소프로필알코올에 의해 세정하여 플럭스 코팅층의 부분을 완전히 제거하고, 건조시킨다. 건조 후의 땜납 프리폼 부분만의 질량(Mb)을 측정하고, 하기 식에 의거하여 상기 Mx를 산출할 수 있다. 상기 서술한 순서로 얻어진, 실시예 1~22 및 비교예 1~4의 플럭스 코팅 땜납 프리폼의 시료에 있어서는, Mx는 약 2질량%가 되었다.
또한, 표 3 및 5의 「플럭스 코팅층」의 란에 나타내는 각 조성이 되도록, 실시예 1~22 및 비교예 1~4의 플럭스의 고형분(용제 이외의 성분의 합계)을 조제하여, 플럭스의 연화점(플럭스 코팅 땜납 프리폼에 있어서의 플럭스 코팅층의 연화점)을 측정했다. 구체적인 순서를 이하에 나타낸다.
우선, 로진계 수지만을 알루미늄제의 접시에 넣고, 250℃의 온도로 설정한 핫플레이트를 이용하여 접시를 가열했다. 핫플레이트 상의 접시 중에 있어서, 로진계 수지가 완전히 액화되어 전체가 균일하게 서로 섞인 것을 확인한 후, 로진계 수지 이외의 다른 성분을 접시에 추가했다. 핫플레이트 상의 접시 중의 모든 성분이 균일하게 용해된 것을 확인한 후, 곧바로 접시를 핫플레이트로부터 제거하고 냉각하여, 플럭스의 고형분을 얻었다. 얻어진 플럭스의 고형분의 연화점을, JIS K 5902-1969의 기준에 따라 측정하고, 얻어진 플럭스의 연화점을, 플럭스 코팅 땜납 프리폼에 있어서의 플럭스 코팅층의 연화점으로 간주했다. 플럭스 또는 플럭스 코팅층의 연화점의 측정 결과를 표 2~5에 나타낸다.
(평가)
실시예 1~22 및 비교예 1~4 각각의 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 사용하여, 이하의 (1) 택력의 평가, 및 (2) 위치 어긋남의 평가를 행했다. 상기 (1) 및 (2)의 결과를 표 2~5에 나타낸다.
(1) 택력의 평가
「시험 조건」
(택 시험)
플럭스 코팅 땜납 프리폼의 택력을, 이하의 방법에 의해 측정했다. 이하의 측정 방법은, 「JISZ 3284-3:2014 4.5 점착성 시험」에 의거하는 것이지만, 일부의 측정 조건을 변경하고 있다.
플럭스 코팅 땜납 프리폼을, 택니스 테스터 TK-1(주식회사마루콤제)의 스테이지 상에 두었다. 당해 스테이지를 가열하여, 80℃, 120℃, 또는 130℃의 스테이지의 온도로 안정되도록 조절했다. 스테이지의 온도는 열전대에 의해 측정했다. 이어서, 택니스 테스터의 프로브(스테인리스제, 원기둥형, 직경 5.0㎜, 면적 19.6㎜2)를 2.0㎜/s의 속도로 강하시켜, 프로브에 의해 3.92N(400gf)의 일정 가압력으로, 플럭스 코팅 땜납 프리폼에 있어서의 플럭스 코팅층을 가압했다. 가압 후, 10초 이내에 10㎜/s로 프로브를 플럭스 코팅층으로부터 끌어올려, 떼어 내기 위해 필요한 최대의 힘을 측정하고, 얻어진 측정값을 80℃, 120℃, 또는 130℃에 있어서의 택력(gf)이라고 했다.
80℃에 있어서의 택력이 0.98N(100gf) 이하이면, 리본 형상의 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 릴에 권취하여 보존할 때에, 인접하여 접촉하는 플럭스 코팅층끼리가 달라붙는 경우가 없다. 이 때문에, 당해 당해 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 양호해진다. 한편, 80℃에 있어서의 택력이 0.98N(100gf)을 초과하면, 릴의 중에서 인접하여 접촉하는 플럭스 코팅층끼리가 달라붙어 버려, 상기 서술의 작업성이 불량이 된다.
또한, 130℃에 있어서의 택력이 0.98N(100gf) 이상이면, 리플로우 솔더링 시의 전자 부품의 보지성(保持性)이 향상되어, 전자 부품의 위치 어긋남이 발생하기 어려워진다. 한편, 130℃에 있어서의 택력이 0.98N(100gf) 미만이면, 리플로우 솔더링 시의 전자 부품의 보지성이 저하되어, 전자 부품의 위치 어긋남이 발생하기 쉬워진다.
(2) 위치 어긋남의 평가
프린트 기판(40)(유리 에폭시 기판, 세로 105㎜×가로 105㎜×두께 1.5㎜; 단자부: 1㎜×0.2㎜, 0.4㎜ 피치, 1변당 16개, 합계 64개/QFN 1개,; 표면: Cu-OSP)과, 단자부 전극(611) 및 하면 전극(612)을 가지는 QFN(Quad Flat Non-leaded package)(61)(세로 8㎜×가로 8㎜×두께 1.5㎜; 하면 전극: 세로 5㎜×가로 5㎜; 단자부: 1㎜×0.2㎜, 0.4㎜ 피치, 1변당 16개, 합계 64개/QFN 1개,; 표면: Cu-(전해) Sn 도금)을 준비했다. QFN(61)을 하면측(프린트 기판측)에서 본 경우의 모식도를 도 3에 나타내고, 프린트 기판(40)을 상면측(전자 부품측)에서 본 경우의 모식도를 도 4에 나타낸다. 도 4에 나타내는 바와 같이, QFN(61)의 하면 전극(612)에 대응하는, 프린트 기판(40)의 중앙 부분에 플럭스 코팅 땜납 프리폼(10)을 탑재했다. 얻어진 프린트 기판(40)의 플럭스 코팅 땜납 프리폼(10)을 탑재한 부분이, QFN(61)의 하면 전극(612)에 대응하도록, 프린트 기판(40) 상에 QFN(61)을 적층시켜, 위치 어긋남의 평가용의 시료를 얻었다. 얻어진 시료의 모식도를 도 5에 나타낸다.
얻어진 시료에 대하여, 도 6에 나타내는 온도 프로파일(40~150℃에 있어서의 승온 속도: 1.1℃/초, 150~180℃에서의 프리 히트 시간: 90초, 220℃ 이상에서의 땜납 용융 시간: 75초, 피크 온도: 240℃)로 리플로우 노(센주금속공업주식회사제, SNR-850B)를 사용하여 리플로우 솔더링을 행하여, 프린트 기판(40)과 QFN(61)과의 접합을 행했다. 리플로우 솔더링 후의 각 시료를, 납땜의 상태를 확인하기 위해, X선 촬영했다. 실시예 1~22 및 비교예 1~4 각각에 관하여, 상기의 시료를 10개씩 준비하여, X선 촬영했다. 10개의 시료 각각의 X선 사진을 육안으로 관찰하고, 프린트 기판(40)의 하면 전극에 대응하는 부분(땜납 프리폼(10)을 탑재한 부분)과 QFN(61)의 하면 전극(612)과의 사이에서 위치 어긋남이 발생하고 있는지 아닌지를 확인했다. 그리고, 이하의 표 1의 기준에 의거하여 위치 어긋남의 평가를 행했다. 위치 어긋남 평가에 있어서의 X선 사진의 예를 도 7에 나타낸다. 도 7의 상측의 사진이 합격의 예, 하측의 사진이 불합격의 예이다.
실시예 1~22의 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 플럭스 코팅층의 연화점이 80~120℃이다.
한편, 비교예 1의 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 플럭스 코팅층의 연화점이 80℃ 미만이다. 비교예 2의 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 플럭스 코팅층 연화점이 120℃ 초과이다. 비교예 3의 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 플럭스 코팅층 연화점이 120℃ 초과이다. 또한, 비교예 4의 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 플럭스 코팅층의 연화점이 80℃ 미만이다.
상기 표 2~5의 결과에 나타내는 바와 같이, 실시예 1~22의 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 80℃에 있어서의 택력이 0.98N(100gf) 이하, 또한 130℃에 있어서의 택력이 0.98N(100gf) 이상이며, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 양호하고, 또한 리플로우 솔더링 시의 전자 부품 보지성이 향상되어, 위치 어긋남이 발생하기 어려운 것을 알 수 있었다. 실제로, 실시예 1~22의 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 위치 어긋남의 평가에 있어서 위치 어긋남이 발생하지 않았다.
한편, 비교예 1 및 4의 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 80℃에 있어서의 택력이 0.98N(100gf) 초과이며, 릴로부터 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 인출할 때의 작업성이 뒤떨어지는 것을 알 수 있었다. 또한, 비교예 2 및 3의 플럭스 코팅 땜납 프리폼은, 130℃에 있어서의 택력이 0.98N(100gf) 미만이고, 리플로우 솔더링 시의 전자 부품의 보지성이 저하되어 위치 어긋남이 발생하기 쉬우며, 실제로, 위치 어긋남의 평가에 있어서 위치 어긋남이 발생했다.
10: 플럭스 코팅 땜납 프리폼
20: 땜납 프리폼
30: 플럭스 코팅층
40: 프린트 기판
50: 히트 싱크
60: 전자 부품(신호 증폭 디바이스)
61: QFN
611: 단자부 전극
612: 하면 전극

Claims (12)

  1. 플럭스 코팅 땜납 프리폼용 플럭스로서,
    상기 플럭스의 연화점이 80~120℃인, 상기 플럭스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플럭스가 수첨 산변성 로진 및 수첨 로진을 포함하는 로진계 수지를 포함하고,
    상기 플럭스에 있어서의, 상기 수첨 로진의 함유량(질량%)에 대한 상기 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)의 비율(수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)/수첨 로진의 함유량(질량%))이, 0.2~35인, 플럭스.
  3. 플럭스 코팅 땜납 프리폼으로서,
    땜납 프리폼, 및 상기 땜납 프리폼의 표면에 존재하는 플럭스 코팅층을 포함하고,
    상기 플럭스 코팅층의 연화점이 80~120℃인, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플럭스 코팅층의, 130℃의 조건으로 측정한 택력이 0.98N(100gf) 이상이며, 80℃의 조건으로 측정한 택력이 0.98N(100gf) 이하인, 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
  5. 플럭스 코팅 땜납 프리폼으로서,
    땜납 프리폼, 및 상기 땜납 프리폼의 표면에 존재하는 플럭스 코팅층을 포함하고,
    상기 플럭스 코팅층의, 130℃의 조건으로 측정한 택력이 0.98N(100gf) 이상이며, 80℃의 조건으로 측정한 택력이 0.98N(100gf) 이하인, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플럭스 코팅층이, 수첨 산변성 로진 및 수첨 로진을 포함하는 로진계 수지를 포함하고,
    상기 플럭스 코팅층에 있어서의, 상기 수첨 로진의 함유량(질량%)에 대한 상기 수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)의 비율(수첨 산변성 로진의 함유량(질량%)/수첨 로진의 함유량(질량%))이, 0.2~35인, 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼 전체에 대한 상기 플럭스 코팅층의 함유량이 0.1~12질량%인, 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플럭스 코팅층이 유기산을 더 포함하고,
    상기 플럭스 코팅층에 있어서의, 상기 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 상기 유기산의 함유량(질량%)의 비율(유기산의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))이, 0 초과 0.15 이하인, 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플럭스 코팅층이 아민을 더 포함하고,
    상기 플럭스 코팅층에 있어서의, 상기 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 상기 아민의 함유량(질량%)의 비율(아민의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))이, 0 초과 0.1 이하인, 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
  10. 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플럭스 코팅층이 아민 할로겐화 수소산염을 더 포함하고,
    상기 플럭스 코팅층에 있어서의, 상기 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 상기 아민 할로겐화 수소산염의 함유량(질량%)의 비율(아민 할로겐화 수소산염의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))이, 0 초과 0.2 이하인, 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
  11. 제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플럭스 코팅층이 유기 브롬 화합물을 더 포함하고,
    상기 플럭스 코팅층에 있어서의, 상기 로진계 수지의 함유량(질량%)에 대한 상기 유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)의 비율(유기 브롬 화합물의 함유량(질량%)/로진계 수지의 함유량(질량%))이, 0 초과 0.12 이하인, 플럭스 코팅 땜납 프리폼.
  12. 전자 기판에 전자 부품을 실장하는 방법으로서,
    상기 전자 기판 상에 제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코팅 땜납 프리폼을 배치하고, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼 상에 상기 전자 부품을 배치하여, 상기 전자 기판, 상기 플럭스 코팅 땜납 프리폼, 및 상기 전자 부품을 포함하는 적층체를 형성하는 공정, 및
    상기 적층체에 대하여 가열을 행하여 상기 플럭스 코팅층 및 상기 땜납 프리폼을 용융시키고, 그 후에 상기 적층체를 냉각하여 상기 땜납 프리폼을 고화시켜, 상기 전자 기판과 상기 전자 부품을 접합하는 공정을 포함하는, 상기 방법.
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